물리학의 기본 개념부터 우주의 본질까지,
이론물리학자 숀 캐럴의 직강!

인류는 아주 오래전부터, 어쩌면 언어가 체계화되기 이전부터 우리가 살고 있는 이 세계가 어떻게 생겨났고 어떻게 작동하는지 연구했을 것이다. 그들은 태양과 달과 별의 움직임을 관찰하며 천문학을 발달시켰고, 방향과 거리를 재며 기하학을 낳았다. 힘과 무게를 계산하며 운동량을 산출해 건축물을 지었다. 맨 처음 아주 단순했던 인류의 산술은 세상의 비밀이 밝혀짐에 맞춰 조금씩 복잡해졌고, 이제는 전문가도 이해하기 힘든 고차 방정식의 세계가 되었다. 오로지 추론만으로 세상의 성질을 탐구하던 자연철학은 이제 수십 가지 하위 분야를 거느린 물리학이 되었다.
이 책은 ‘우주의 가장 위대한 생각들’ 3부작의 첫 번째 책으로, 17세기 뉴턴에 의해 정립된 고전역학부터 20세기 아인슈타인이 발견한 특수상대성이론과 일반상대성이론을 다룬다. 공간, 시간 및 변화의 본질에 대한 심오한 질문들에 답하는 고전역학, 휘어진 시공간에 관한 아인슈타인의 아이디어, 그리고 블랙홀과 중력파 같은 천체 현상까지, 이 책은 수 세기 전에 시작한 수학적 아이디어들에서 시작해 최신의 물리학이 거둔 성과까지 담고 있다.
현대 과학은 이제 소수의 교육받은 사람만이 간신히 이해하는 정밀 학문이 되었다. 이 책의 저자인 존스홉킨스대학교의 이론물리학자 숀 캐럴은 이 시리즈를 통해 이처럼 체계화되고 복잡해진 현대 과학의 가장 중요하고 복잡한 구성 요소의 베일을 벗겨내는 작업을 수행했다. “가장 믿기 어려운 개념에 대한 가장 믿을 만한 설명자”로서 그는 독특하고 명쾌한 목소리로 현대 물리학의 실체를 알리는 근본적인 아이디어를 제시한다.
현대의 물리학은 우주의 작동 방식에 대한 깊은 통찰을 제공한다. 하지만 그러한 통찰은 매우 복잡한 방정식의 형태로 제시되곤 한다. 은유와 모호한 해석에 의존해 현대 물리학을 간접적으로 소개하는 기존의 교양 과학 도서들과는 달리 이 책은 현대 물리학의 주요 방정식들을 직접 들여다본다. 어려운 내용을 에두르지 않고 직접 다룸으로써 이 책은 아인슈타인이 자신의 일반상대성이론을 설명하는 데 사용한 바로 그 방정식을 이해하도록 독자들을 안내한다. 60년 전에 이루어진 리처드 파인만의 전설적인 강의 전통을 따르는 이 책은 앞으로 오랫동안 모든 문화와 세대가 공감할 보는 방식에 대한 영감을 주는 눈부신 소개서가 될 것이다.

우주에 대해 인류가 성취한 ‘가장 위대한 생각들’

숀 캐럴의 ‘우주의 가장 위대한 생각들’ 시리즈는 세 권의 책으로 이루어져 있다. ‘공간, 시간, 운동’ ‘양자와 장’ 그리고 ‘복잡성과 창발’이 그것이다. 이 책 《우주의 가장 위대한 생각들 - 공간, 시간, 운동》은 그중 첫째 권으로, 17세기 뉴턴에 의해 정립된 고전역학에서부터 20세기 아인슈타인이 발견한 특수상대성이론과 일반상대성이론을 다룬다.
고전역학과 특수상대성이론은 평평한 3차원 공간에서 일어나는 물체의 운동을 다루는 역학 이론이며, 일반상대성이론은 휘어진 4차원 시공간에서 일어나는 물체의 운동을 다루는 것으로, 그 성질이 사뭇 다르다. 이 둘을 중심으로 고전역학과 현대 역학을 나누기도 한다.
역학의 탄생과 상대성이론의 개념이 정교하게 다듬어지는 과정에서 물체의 위치, 속도, 가속도, 운동량, 에너지, 라그랑주 역학, 해밀턴 역학, 물리량의 보존, 최소 작용의 원리, 등가원리 등 다양한 아이디어가 제시되고 그에 대한 정확한 정의가 만들어졌다. 이 책은 그러한 여러 개념의 정의를 소개하고, 그 각각이 어떤 방식으로 적용되어 현대 과학의 성과로 이어졌는지를 설명한다.

중략

1 보존
2 변화
3 동역학
4 공간
5 시간
6 시공간
7 기하학
8 중력
9 블랙홀

부록
부록 A: 함수, 도함수 및 적분
부록 B: 연결과 곡률
역자 후기
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< 내용 출처 : 교보문고 >